[物理][期末]河北省张家口市2023-2024学年高二下学期7月期末考试试题(解析版)

这是一份[物理][期末]河北省张家口市2023-2024学年高二下学期7月期末考试试题(解析版)，共15页。试卷主要包含了 如图为氢原子能级示意图等内容，欢迎下载使用。

2024.7
注意事项：
1．本试卷共100分，考试时间75分钟。
2．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考场填写在答题卡上。回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列情景中关于电磁波特性和应用的描述，正确的是（ ）
A. 图甲中手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波
B. 图乙中“CT”利用可见光检查多种疾病
C. 图丙中“B超”中的超声波属于电磁波
D. 图丁中遥控器发出的红外线有很高的穿透本领
【答案】A
【解析】A．手机通话时涉及的波既有电磁波又有声波，故A正确；
B．“CT”利用X线束对身体部位进行扫描，检查多种疾病，故B错误；
C．“B超” 中的超声波属于声波，故C错误；
D．遥控器发出的红外线，频率比可见光低，波长长，穿透本领较弱，故D错误；
故选A。
2. 如图甲所示，飞力士棒是一根弹性杆两端带有负重的轻巧训练器械，方便日常训练肌肉，提高身体感知能力。某型号飞力士棒的固有频率为8Hz，某人用手振动该飞力士棒进行锻炼，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 手振动的频率为8Hz时，飞力士棒振动得最快
B. 手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率仍保持不变
C. 使用者用力越大，飞力士棒振动的幅度一定越大
D. 手每分钟振动480次时，飞力士棒振动的幅度最大
【答案】D
【解析】AB．人用手振动该飞力士棒，让其做受迫振动，受迫振动的频率与驱动力的大小无关，其频率等于周期性外力的频率，即手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率也增大，故AB错误；
CD．当手振动的频率接近该飞力士棒的固有频率时，飞力士棒振动的幅度才会变大，当手振动的频率等于该飞力士棒的固有频率时，即每分钟振动480次，此时
飞力士棒产生共振，故C错误，D正确。
故选D。
3. 如图所示，一定量的理想气体，由状态a等压变化到状态b，再从b等容变化到状态c，a、c两状态温度相等。下列说法正确的是（ ）
A. 从状态b到状态c的过程中气体吸热
B. 气体在状态a的内能大于在状态c的内能
C. 气体在状态b的温度小于在状态a的温度
D. 从状态a到状态b的过程中气体对外做正功
【答案】D
【解析】A．从b等容变化到状态c，根据
可知
根据热力学第一定律，气体没有对外做功，而温度降低，内能能减小，因此一定放出热量，A错误；
B．理想气体内能是由温度决定的，a、c两状态温度相等，因此内能相等，B错误；
C．由于a、c两状态温度相等，而c的温度小于b的温度，因此a的温度小于b的温度，C错误；
D．从状态a到状态b的过程中，根据热力学第一定律，气体体积膨胀，对外做功，D正确。
4. 下列说法正确的是（ ）
A. 用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B. 在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象
C. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D. 光的衍射现象说明光具有粒子性
【答案】B
【解析】A．用三棱镜观察太阳光看到的彩色图样是利用光的色散现象，故A错误；B．光导纤维是利用光由光密介质斜射向光疏介质时会发生全反射的现象传送图象的，故B正确；C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C错误；D．衍射是波特有的现象，光的衍射现象说明光具有波动性，故D错误。
5. 有关分子动理论和热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A. 当分子间的作用力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而减小
B. 随着科技的进步，可以利用通过降低海水温度释放出的大量热量，全部用来发电，而不产生其他影响，从而解决能源危机
C. 空气中PM2.5的无规则运动为分子的无规则运动
D. 体积一定的密闭容器内气体温度升高时，单位时间内容器壁的单位面积上受到气体分子撞击的次数增加
【答案】D
【解析】A．当分子间表现为引力时，增大分子间的距离，引力做负功，分子势能增大，故A错误；
B．由热力学第二定律知，不可能从单一热源吸收热量，使其完全变成功，而不产生其他影响，故B错误；
C．空气中PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，其运动是来自空气分子的各个方向的撞击不平衡所引起的，属于布朗运动。故C错误；
D．体积一定的密闭容器内气体质量不变，随着温度升高，分子平均动能增大，单位时间内容器壁单位面积上受到气体分子撞击的次数增加，故D正确。
故选D。
6. 海水中含有约80种元素，其中氢的同位素氚（）具有放射性，会发生衰变并释放能量，其半衰期为12.43年，衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A. 的中子数为3
B. 衰变前氚（）的质量大于衰变后和的总质量
C. 含有氚（）的核废水排入太平洋后，其中氚（）将在24.86年后衰变完毕
D. 含有氚（）的核废水排入太平洋后，由于海水的稀释，氚（）因浓度降低而半衰期变长
【答案】B
【解析】A．根据核反应方程的质量数跟核电荷数守恒原则，X粒子应为，其中子数为1，故A错误；
B．核反应中，因质量亏损，反应物的总质量应该大于生成物的总质量，故B正确；
CD．半衰期的概念为反应物总数目为原来一半时所需要的时间，适用于统计学规律，且与一切外在因素无关，故经过24.86年后，剩余反应物数目应为原来的，故CD错误。
故选B。
7. 如图为氢原子能级示意图。光子能量为的一束光照射大量处于基态的氢原子，使其发生能级跃迁，发出的光的频率可能有（ ）
A. 3种B. 4种C. 5种D. 6种
【答案】D
【解析】根据波尔理论，可知当光子能量为12.75eV时，氢原子到达的最大能级为第4能级，结合数学公式得出放出不同频率光子种类数目为6。
故选D。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是正确的。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
8. 现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生，下列说法正确的是（ ）
A. 向左移动滑片P，电流表示数一定增大
B. 入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
C. 保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大
D. 保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
【答案】BC
【解析】A．在达到饱和光电流后，向左移动滑片P，电流表示数不变，故A错误；
B．根据光电效应规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故B正确；
C．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，故C正确；
D．如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，故D错误。
9. 如图所示，一单色光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ，在界面MN上发生偏折．下列说法正确的是（ ）
A. 该光在介质Ⅰ中传播的速度大
B. 该光在介质Ⅱ中传播的速度大
C. 该光在介质Ⅰ中和介质Ⅱ中传播的速度之比为
D. 该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为
【答案】BD
【解析】AB．由图知光在介质Ⅱ中的折射角较大，则介质Ⅱ为光疏介质，光在介质Ⅱ中传播的速度大，故A错误，B正确；
CD．介质Ⅰ相对介质Ⅱ的折射率为n=则该光在介质Ⅱ中和介质Ⅰ中传播的速度之比为，故C错误，D正确。
故选BD。
10. 磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次衰变，放射出的粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为。以、分别表示粒子的质量和电荷量，生成的新核用表示，真空中光速为，下列说法正确的是（ ）
A. 新核在磁场中做圆周运动的轨道半径
B. 粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小
C. 若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损约为
D. 粒子与新核在磁场中的运动轨迹为相互外切的圆
【答案】CD
【解析】A．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
解得
衰变过程，系统动量守恒，可知衰变后的两粒子轨道半径与自身电荷量成反比，即
解得
故A错误；
B．粒子做圆周运动的周期为
电流大小为
故B错误；
C．对粒子，有
解得
由质量关系，可知衰变后新核质量为
衰变过程动量守恒，可得
解得
系统增加能量为
由质能方程，可得
联立，解得
故C正确；
D．由动量守恒可知，衰变后两粒子运动方向相反，根据左手定则可判断所受洛伦兹力方向相反，即轨迹为相互外切的圆，故D正确。
故选CD。
三、非选择题
11. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将下表中的光学元件放在如图甲所示的光具座上，由左至右，各光学元件的排列顺序应为C、E、________、________、A（填写表格中的元件代号）。实验中得到的干涉图样如图乙所示，如果亮条纹1、6中心之间的距离为，双缝之间的距离为，双缝到屏之间的距离为d3，则相邻两条亮条纹的中心间距________，光的波长________。
【答案】D B
【解析】[1][2]根据本实验原理，单缝(D)放在滤光片后面，双缝(B)放在单缝后面，以保证达到双缝的是相干的单色光；
[3][4]根据双缝干涉的条纹间距关系式，有
其中
带入解得
12. 实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验．
（1）用L表示单摆的摆长，用T表示单摆的周期，则重力加速度g=____．（用L、T表示）
（2）在这个实验中，应该选用下列哪两组材料构成单摆？____（选填选项前的字母）．
A．长约1 m的细线
B．长约1 m的橡皮绳
C．直径约1 cm的均匀铁球
D．直径约1cm的塑料球
（3）将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是____（选填选项前的字母）．
A．测出摆线长作为单摆的摆长
B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动
C．在摆球经过平衡位置时开始计时
D．用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
（4）甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据做出了如图所示的图像，横坐标为摆长，纵坐标为周期的平方．若图线斜率为k，则当地的重力加速度g=____（用k表示）．
（5）乙同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是____（选填选项前的字母）．
A．开始摆动时振幅较小
B．开始计时时，过早按下秒表
C．测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间记为n次全振动的时间
（6）丙同学做出了单摆做简谐运动时的振动图像如图所示，则摆线偏离竖直方向的最大摆角的正弦值约为____（结果保留一位有效数字）．
【答案】（1） （2）AC （3）BC （4） （8）C （6）0.04
【解析】（1）[1]根据单摆的振动周期公式
可得
.
（2）[2]在这个实验中，应该选用长约1 m的不可伸长的细线，故选项A正确，B错误；为了减小相对阻力大小，可选用直径约1 cm的均匀铁球，故选项C正确，D错误；故选AC.
（3）[3]测出摆线长加上摆球的半径作为单摆的摆长，选项A错误；把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动，选项B正确；在摆球经过平衡位置时开始计时，选项C正确；用秒表测量单摆完成至少30次全振动所用时间，求出周期的平均值作为单摆的周期，选项D错误；故选BC.
（4）[4]根据单摆的振动周期公式
可得
则，则；
（5）[5]单摆的周期与振幅无关，选项A错误；开始计时，过早按下秒表，则周期测量偏大，根据可知，g的测量值偏小，选项B错误；测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间记为n次全振动的时间，则周期测量值偏小，则根据可知，g的测量值偏大，选项C正确；故选C.
（6）[6]由图可知周期为2s
得
振幅为4cm=0.04m
13. 一列简谐横波沿x轴正方向传播。t=0时刻波源开始振动，0～4s内波源的振动图像如图甲，t=4s时刻的波形图如图乙。
（1）该波的传播速度；
（2）波源在0～6s内通过的路程；
（3）x=6m处的质点第一次到达波峰的时刻。
【答案】（1）0.5m/s；（2）24cm；（3）13s
【解析】（1）由图甲可知该波的周期为
T=4s
由图乙可知该波的波长为
则该波的传播速度为
（2）由图甲可知该波的振幅为
由于
则波源在0～6s内通过的路程为
（3）由题图甲、乙知，时波峰在1.5m处，该波峰要传到6m处，需要时间为
所以处的质点第一次到达波峰的时刻为
14. 如图所示，用折射率n=的透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图，FD为圆周，圆心为O，OD=2AD=R,光线沿半径方向与BF成30°夹角入射，最后从AB面射出。
（1）求出射光线与AB面的夹角为多少？
（2）光在棱镜中传播所用的时间（光在真空中的速度为c）。
【答案】（1） ；（2）
【解析】（1）由题意
sinC=1n
则临界角为
C=45°
由图可知入射角为，光线在BF面恰好发生全反射。
设光线在AB面的折射角为，入射角为
则
又
θ1=45°
出射光线与AB面的夹角为45°。
（2）由几何关系
又
解得
15. 如图所示，一根下端封闭、上端开口的玻璃管竖直放置，已知初始时管内用长的水银柱封闭了一段长的空气柱，气柱初始温度，外界大气压相当于高的水银柱产生的压强。
（1）若玻璃管足够长，缓慢地将管转过，求此时封闭气柱的长度；
（2）若玻璃管长，保持玻璃管开口端竖直向上，当温度至少升到多少时，水银柱全部从管中溢出？
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设玻璃管内部横截面积为S，对水银柱分析可知，气体初状态的压强
初状态的体积
转过后，气体的压强
体积为
V2=hS
气体做等温变化，由玻意耳定律可得
代入数据解得
（2）由理想气体状态方程
可知，乘积越大，对应的温度T越高，假设管中还有长为x的水银柱尚未溢出，值最大，即的值最大，因为
由数学知识可知当
时，取得最大值，代入数据解得
即管中水银柱由15cm溢出到还剩下6cm的过程中，的乘积越来越大，这一过程必须是升温的，此后温度不必再升高（但是要继续给气体加热），水银柱也将继续外溢，直至全部溢出，由理想气体状态方程
得
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透红光的滤光片